基于發展裕度和發展適應性的農村配電網規劃研究

陳兵兵，紀文玉，趙偉，陳建，王壯壯

（1.國網山東省電力公司濰坊供電公司，山東 濰坊261000）（2.山東海諾德電力科技有限公司，山東 濟南250000）

國家電網有限公司為堅決落實黨中央、國務院全面建成小康社會和實施鄉村振興戰略的總體要求，2019年至2022年全面實施鄉村電氣化提升工程，通過改造升級農村電網、提高農村供電服務水平等方式促進農業農村現代化和農村能源消費升級，助力美麗鄉村建設。科學規劃農村電網，精準發力、降本增效，對不同發展模式的農村電網進行差異化和精準化投資，是落實鄉村振興戰略的重要保障。

文獻[1]提出一種以當地特色產業為代表的城鎮化分類方法，通過對新型城鎮化和配電網發展水平匹配度的研究，從供電能力、供電質量、電網結構、裝備水平和綠色智能等5個方面建立配電網定量評估的指標體系。文獻[2]提出了一種農網改造技術評估指標體系，電網損耗、供電可靠性、電壓質量、功率因數、電網布局、供電能力、輸配電傳送能力匹配、電網設備。文獻[3]提出了適合廊坊市農網特征的指標體系構建原則，建立了廊坊市農網升級改造項目實施評價指標體系，運用神經網絡理論對廊坊市農網升級改造項目進行評價研究。文獻[4]在分析我國農網特征指標體系構建原則的基礎上，提出了反映農網特征的各項指標利用主成分分析法對多個特征指標進行處理。

原來的現狀分析指標無法對包含電網發展與負荷發展的匹配情況和電網設備效率分布情況的分析。在電改新形勢下對電網精準投資的要求越來越高，同時農村配電網往往存在地區發展差異性較大、設備效率不均衡問題。為解決上述問題，本研究在農村配電網采用“配電網發展裕度”和“配電網發展適應性”兩個宏觀指標。作為上述電網分析體系的補充，從而構建一套科學可行的農網特征指標評價方法。

1 原理與設計

1.1 電網發展裕度

配電網發展裕度指10 kV公用線路容量配置與負荷增長的匹配關系。計算公式如下：

式中：f為配電網發展裕度；Kp為歷史近三年10 kV網負荷年均增長率；P1為現狀10 kV主干線在滿足“N-1”條件下最大可接帶容量；P2為現狀10 kV網供負荷。

式中：pi為單條10 kV線路最大可接帶容量；n為10 kV線路條數；ki為結構系數，當10 kV線路結構為單輻射時ki=1，當10 kV線路結構為單聯絡時ki=0.5，當10 kV線路結構為兩聯絡時ki=0.67，當10 kV線路結構為三聯絡時ki=0.75。

考慮新建10 kV線路工程建設周期為1年，另外中壓配電網新增負荷接入隨機性大，為保證中壓配電網留有足夠的發展不確定性保障容量，建議一般情況下，當f>3時，代表線路容量超前于負荷發展水平；當f<1時，代表線路容量滯后于負荷發展水平。

1.2 電網發展適應性

配電網發展適應性指配電網設備供電能力與所接帶負荷的分布匹配程度。計算公式如下：

式中：b為配電網發展適應性；Ri為單個設備（線路）最大負載率；n為設備總數量。當配電網發展裕度指標較好時，配電網發展適應性越接近于1，設備的最大負載率分布越均勻，電網的運行經濟性及對地區發展的適應性越好；相反，當配電網發展適應性越接近于0，設備的最大負載率分布越不均衡，電網的運行經濟性及對地區發展的適應性越差。根據某市100多個鄉鎮電網計算，一般情況下，該指標應大于0.7。

2 算例分析

2.1 算例1

2.1.1 A鎮現狀電網情況

某市A鎮位置優越，為工業主導型鄉鎮，產業發展較好，負荷分布均衡，下轄51個行政村，總面積79.3 km2，人口4.9萬。現有10 kV線路12條，線路長度187.54 km，10 kV網供負荷60.75 MW。某市A鎮10 kV線路結構系數信息表如表1所示。

2.1.2 A鎮電網發展裕度

由表1數據計算可得，P1=72.27。近3年10 kV網供負荷年均增長率Kp=13.5%。所以某市A鎮的發展裕度f=1.37。由計算結果可知，某市A鎮的發展裕度1

表1 某市A鎮10 kV線路結構系數信息表

2.1.3 A鎮電網發展適應性

根據某市A鎮線路負載率情況，可得b=0.78。

由計算結果可知，某市A鎮的電網發展適應性0.7

2.2 算例2

2.2.1 B鎮現狀電網情況

某市B鎮為農業主導型鄉鎮，負荷分布分散且密度較低，下轄101個行政村，總面積229.6 km2，人口4.65萬。B鎮有10 kV線路5條，線路長度172.12 km，10 kV網供負荷16.96 MW。

B鎮10 kV線路結構系數信息表如表2所示。

表2 某市B鎮10 kV線路結構系數信息表

2.2.2 B鎮電網發展裕度

由表2中數據計算可得，P1=17.835。近3年10 kV網供負荷年均增長率Kp=10.99%。可得f=0.48。由結果可知，B鎮發展裕度為0.48，小于1，電網發展水平滯后于負荷發展水平。

2.2.3 B鎮電網發展適應性

根據某市B鎮線路負載率情況，可得b<0.66。

由結果可知，B鎮的電網發展適應性b<0.7，配電網發展適應性不在合理區間。

2.3 結果分析及規劃建議

兩個算例的計算結果，與兩鎮的負荷分布、近期電網建設及運行情況相吻合，說明電網發展裕度和發展適應性兩個指標能夠準確反映電網建設規模與負荷發展的匹配情況，能夠準確反映電網設備運行效率的分布情況。

針對B鎮發展裕度和發展適應性均不在合理范圍內的情況，加大對其配電網建設的投資力度，新建為主改造為輔，線路重過載及輕載問題統籌解決。

3 結束語

本文率先提出了電網發展裕度及發展適應性等兩個適用于農村配電網發展特點的電網診斷分析指標。補充了配電網現狀分析指標體系在電網發展與負荷發展的匹配情況以及電網設備效率的分布均衡情況等兩個方面的缺失。其能夠定量衡量農村配電網的發展水平及效率效益，能夠有效指導農村配電網的發展規劃建設策略。